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UNIVERSIDAD DE CORDOBA FACULTAD DE INGENIERIAS PROGRAMA DE INGENIERIA DE SISTEMAS ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR GUIA DE APRENDIZAJE 13/02/2015 Versión 1.0 Unidad II : Circuitos Digitales Temas: Compuertas Básicas, Combinación de Compuertas. Semestre: VIII M. Sc. Milton Hernández Zakzuk | Ing. Daniel Sánchez Gil 1 OBJETIVOS: 1. Implementar funciones mediante puertas lógicas. 2. Conocer y manejar la simbología de las puertas lógicas. 3. A partir del funcionamiento de un sistema, obtener su tabla de la verdad y su función lógica, e implementar esta última mediante puertas lógicas. METODOLOGIA: Esta guía puede ser desarrollada en grupos del proyecto de aula. Se deben entregar lo solicitado en cada punto y en la fecha indicada. DESARROLLO: Todos los sistemas digitales funcionan de manera binaria, los voltajes de entrada y salida son (dependiendo de su valor), separados en tres bloques: 1. Estado ALTO (1) Entre 2 y 5V, Suponiendo que la alimentación de 5V. 2. Estado BAJO (0) Entre 0 y 0.8V, Suponiendo que la alimentación de 5V. 3. Estado Indefinido (Cualquier voltaje entre 0.9 y 1.99V). (Estos valores pueden variar dependiendo la tecnología utilizada en las compuertas) Para el manejo de sistemas digitales, Solamente los primeros dos bloques son útiles, ya que el tercer bloque nunca podría utilizarse, ya que produciría salidas inestables o aleatorias. Debido a que sólo existen dos posibles estados de voltaje, el álgebra Booleana es la herramienta ideal para el desarrollo, análisis y reparación de sistemas digitales.
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GUIA DE
APRENDIZAJE
13/02/2015
Versión 1.0
Unidad II : Circuitos Digitales Temas: Compuertas Básicas, Combinación de Compuertas.
Semestre:
VIII
M. Sc. Milton Hernández Zakzuk | Ing. Daniel Sánchez Gil
1
OBJETIVOS:
1. Implementar funciones mediante puertas lógicas.
2. Conocer y manejar la simbología de las puertas lógicas.
3. A partir del funcionamiento de un sistema, obtener su tabla de la verdad y su
función lógica, e implementar esta última mediante puertas lógicas.
METODOLOGIA:
Esta guía puede ser desarrollada en grupos del proyecto de aula. Se deben entregar lo
solicitado en cada punto y en la fecha indicada.
DESARROLLO:
Todos los sistemas digitales funcionan de manera binaria, los voltajes de entrada y salida
son (dependiendo de su valor), separados en tres bloques:
1. Estado ALTO (1) Entre 2 y 5V, Suponiendo que la alimentación de 5V.
2. Estado BAJO (0) Entre 0 y 0.8V, Suponiendo que la alimentación de 5V.
3. Estado Indefinido (Cualquier voltaje entre 0.9 y 1.99V).
(Estos valores pueden variar dependiendo la tecnología utilizada en las compuertas)
Para el manejo de sistemas digitales, Solamente los primeros dos bloques son útiles, ya
que el tercer bloque nunca podría utilizarse, ya que produciría salidas inestables o
aleatorias. Debido a que sólo existen dos posibles estados de voltaje, el álgebra Booleana
es la herramienta ideal para el desarrollo, análisis y reparación de sistemas digitales.
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COMPUERTAS BÁSICAS
Las puertas lógicas nos van a permitir establecer un comportamiento de unas
variables de entrada, frente a una operación (compuerta), para luego obtener una
salida tratada. Esas entradas en su conjunto pueden representar números o
estados de algún tipo de sensor el cual ha sido excitado ante un evento. A su vez
la salida nos servirá para tomar decisiones con respecto al tratamiento obtenido.
Existen una serie de puertas básicas, que nos van a permitir establecer ya sea,
una operación o un comportamiento único según el caso. Y estas a su vez se
pueden combinar para establecer comportamientos de situaciones más complejas.
Las puertas lógicas vienen a ser bloques primarios para la construcción básica de
los sistemas digitales, trabajan con números binarios, unos (1) y ceros (0); también
conocidos como altos y bajos. Pueden poseer una o más entradas y se rigen por
las leyes del álgebra de Boole. Las básicas son:
Puerta AND
Se representa por un punto (·), algebraicamente es A·B; Se lee A and B. Su
símbolo se observa en la Figura 1; a la izquierda están las entradas y a la derecha
se encuentra la salida.
Figura 1. Puerta Lógica AND
Su tabla de verdad, la cual determina su comportamiento es:
A B S
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
La salida sólo será uno (1) o alta cuando sus entradas son uno (1) o altas. En los demás casos será cero (0) o baja.
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Puerta OR
Se representa por un mas (+), algebraicamente es A+B; Se lee A or B. Su símbolo se observa en la Figura 2.; a la izquierda están las entradas y a la derecha se encuentra la salida.
Figura 2. Puerta Lógica OR
Su tabla de verdad, la cual determina su comportamiento es:
A B S
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
La salida sólo será cero (0) o baja cuando sus entradas son ceros (0) o bajas. En los demás casos será uno (1) o alta.
Puerta NOT
Se representa por un vínculo sobre la letra que representa la entrada (¯), algebraicamente es Ã; Se lee A negado. Su símbolo se observa en la Figura 3.; a la izquierda está la entrada y a la derecha se encuentra la salida.
Figura 3. Puerta Lógica NOT
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Su tabla de verdad, la cual determina su comportamiento es:
A S
0 1
1 0
La salida es invertida a la entrada. Por eso también se le conoce con inversor.
COMBINACIÓN DE COMPUERTAS
Estas puertas básicas se pueden combinar y cuando lo hacemos nacen nuevas puertas lógicas y circuitos digitales complejos o sencillos de construir. Las combinaciones básicas generan las siguientes puertas lógicas:
Puerta NAND
La salida de la puerta AND es invertida con una NOT. Su símbolo se observa en la Figura 4. A la izquierda están las entradas y a la derecha se encuentra la salida.
Esta es determinada algebraicamente así: ̅̅ ̅̅ ̅
Figura 4. Puerta Lógica NAND
Su tabla de verdad, la cual determina su comportamiento es:
A B S
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
La salida sólo será cero (0) o baja cuando sus entradas son uno (1) o altas. En los demás casos será uno (1) o alta.
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Puerta NOR
La salida de la puerta OR es invertida con una NOT. Su símbolo se observa en la Figura 5.; a la izquierda están las entradas y a la derecha se encuentra la salida. Esta es determinada algebraicamente así: ̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅̅
Figura 5. Puerta Lógica NOR
Su tabla de verdad, la cual determina su comportamiento es:
A B S
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
La salida sólo será uno (1) o alta cuando sus entradas sean cero (0) o bajas. En los demás casos será cero (0) o baja.
Puerta XOR
Es una combinación de puertas AND, puertas NOT y una puerta OR. Su símbolo se observa en la Figura 6.; a la izquierda están las entradas y a la derecha se encuentra la salida. Esta es determinada algebraicamente así:
Figura 6. Puerta Lógica XOR
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6
Su tabla de verdad, la cual determina su comportamiento es:
A B S
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
La salida sólo será cero (0) o baja cuando sus entradas son iguales. En los demás casos será uno (1) o alta.
Puerta XNOR
Es una combinación de puertas AND, puertas NOT y una puerta OR y su salida es negada. Su símbolo se observa en la Figura 7.; a la izquierda están las entradas y a la derecha se encuentra la salida. Esta es determinada algebraicamente así:
Figura 7. Puerta Lógica XNOR
Su tabla de verdad, la cual determina su comportamiento es:
A B S
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1
La salida sólo será cero (0) o baja cuando sus entradas sean diferentes. En los demás casos será uno (1) o alta.
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ACTIVIDADES DE AFIANCIAMIENTO Y APRENDIZAJE
1. Dado el siguiente circuito, obtenga la función de salida (S)
2. Investigar sobre las normas IEC y US en la electrónica digital
3. Relaciona cada símbolo IEC con el US
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4.Obtener la tabla de verdad de los siguientes circuitos:
a)
b)
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RECURSOS
[1] Marticorena, J. L. (2002). INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DIGITALES.
Recuperado el 24 de Noviembre de 20014, de
http://www.profesormolina.com.ar/electronica/componentes/int/sist_digit.htm
[2] Marticorena, J. L. (2002). INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DIGITALES.
Recuperado el 24 de Noviembre de 20014, de
http://www.profesormolina.com.ar/electronica/componentes/int/comp_log.htm
[3] The logic lab . (s. f.). Recuperado el 24 de Noviembre de 2014, de
http://www.neuroproductions.be/logic-lab/
[4] CircutLab. (s f.). Recuperado el 24 de Noviembre de 2014, de
https://www.circuitlab.com/editor/#?id=7pq5wm
[5] Humberto Higinio. [ArquitecturaPC Unicor]. (22 de Marzo de 2015). Introduccion a
la Electronica Digital Teoria Tecnologias TTL CMOS Parte2 [archivo de video]
recuperado de
https://www.youtube.com/watch?v=fMeiT22rK0E&list=PLTq74TUIjfRziZrLAApWZ-
q0BGpVlffq0&index=1
[6] Humberto Higinio. [ArquitecturaPC Unicor]. (22 de Marzo de 2015 Introduccion a la
Electronica Digital Teoria Tecnologias TTL CMOS Parte 2. [archivo de video]
recuperado de
https://www.youtube.com/watch?v=pC6S4SDg9ow&list=PLTq74TUIjfRziZrLAApWZ
-q0BGpVlffq0&index=2
[7] Humberto Higinio. [ArquitecturaPC Unicor]. (22 de Marzo de 2015). Introduccion a
la Electronica Digital Teoria Compuertas Logicas Parte 3. [archivo de video]
recuperado de
https://www.youtube.com/watch?v=eUvaj323Y5k&list=PLTq74TUIjfRziZrLAApWZ-
q0BGpVlffq0&index=3
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[8] El profe García. [ArquitecturaPC Unicor]. (22 de Marzo de 2015). Algebra Booleana
para Simplificar Circuitos Logicos Leyes de Boole y Morgan. [archivo de video]
recuperado de
https://www.youtube.com/watch?v=gjk2FKpjYUk&index=4&list=PLTq74TUIjfRziZrL
AApWZ-q0BGpVlffq0
